2. Термодинамические основы процесса наддува
Задача 2.1.
Имеются два обратимых термодинамических цикла (рис. 2.1.), а именно: 1-цикл (пунктирная линия) с подводом теплоты при V=Const (a-c-z-b-a) и 2 – (сплошная линия) со смешанным подводом теплоты (a-c-z-z’-b-a). Известно, что Тa=570C, Tz1=1,25*Tz’2; 1 = 2 = 11; сv=0,7165 КДж/кг*К; k = 1,4. Среднее давление термодинамического цикла с подводом теплоты при V=Const pt1 = 8,41 бар (0,852 МПа).
Определить среднее давление pt2 цикла со смешанным подводом теплоты, если известно, что удельная подведённая теплота q1=1234 КДж/кг (q1=Q1/G) одинакова для обоих циклов.
Решение.
Воспользуемся
соотношениями для определения средних
давлений термодинамических циклов.
Поскольку известно, что
то
используя полученные из уравнения
Майера соотношения:
а также уравнение состояния
получаем:
Отсюда:
Определим параметры, необходимые для решения полученного уравнения.
и
И тогда окончательно:
или
(0,846 МПа).
Задача 2.2.
Имеются два обратимых термодинамических цикла: 1-цикл с подводом теплоты при V=Const (a-c-z1-b1-a) и 2 – со смешанным подводом теплоты (a-c-z’2-z2-b2-a). Известно, что Тa=650C, Tz1=1,25*Tz’2; 1= 2 =13,5; сv=0,726 КДж/кг*К; k = 1,41. Среднее давление термодинамического цикла с подводом теплоты при V=Const pt1=9,4 бар. Примем cр для воздуха равным 1,0035 КДж/кг К.
Определить среднее давление pt2 цикла со смешанным подводом теплоты, если известно, что удельная подведённая теплота q1=1350 КДж/кг (q1=Q1/G) одинакова для обоих циклов.
Ответ: рt2 = 9,37 бар.
Задача 2.3.
Имеем два цикла (начертите их): 1 – цикл двигателя с воспламенением от искры, т. е. с подводом теплоты при V=Const, (а1-с1-z1-b1-а1) и 2 – цикл тихоходного дизеля (т. е. с подводом теплоты при Р = Const) (а2-с2-z2-b2-a2), причём, Рс2 = Pz2 = Ря1. Известно, что Va = 1400 cм3, Vc2 = 100 cм3.
Определить полезную работу цикла двигателя с воспламенением от искры (L1), если известно, что для обоих циклов n1 (показатель политропы сжатия) = 1,35, а n2 (показатель политропы расширения) = 1,25, Ра =Ра1 = Ра2 = 90 КПа, 1 (т. е. первого цикла)= 3,5.
Решение.
Иначе:
Находим 1.
Отсюда
где
Тогда
Подставляя известные значения в выражение для работы цикла, получаем:
Задача 2.4.
Циклы 1 и 2 с подводом теплоты соответственно при V=Const (a1-c1-z1-b1-a1) и с подводом теплоты при Р=Const (a2-c2-z2-b2-a2) имеют показатели политроп сжатия и расширения n1=1,34 и n2= 1,25, давление начала сжатия Ра= Ра1 = Ра2 = 90 КПа, 1=3,5. При этом известно, что Va=1047 см3, а Vc’=75,5 cм3.
Определить полезную работу цикла с подводом теплоты при V=Const.
Ответ: 605,1 Н.м.
Задача.2..5.
Определить работу сжатия в термодинамическом цикле 4-х тактного дизеля, имеющего D/S=260/260, =13, n1=1,36, (тепловозный дизель 10 ЧН 26/26, Ne=4400 кВт, n=1100 мин-1, давление наддува рк=0,33 МПа). Давление начала сжатия в цилиндре ра=0,318 МПа=3,14 бар.
Решение.
Работа сжатия Lac=(ра*Vа-рс*Vc)/(n1-1);
ра=3,14 бар, рс=ра*n1=3,14*131,36=102,78 бар.
Va=Vh*[/(-1)], Vc=Vh/(-1), Vh=*[D2/4]*S=*{[(0,26)2]/4}*0,26=
=0,0138 м3. Va=0,0138*(13/12)=0,01495 м3. Vc=0,0138/12=1,15*10-3 м3,